基于形状文法的美妆包材设计

摘  要：随着美妆行业的快速扩张，市场对产品包装的创新性和差异化需求也随之增加。尽管如此，美妆包材的创新发展却显得滞后，美妆市场上充斥着大量同质化的产品。为解决这一问题并为美妆企业提供设计指导，文章不仅提出了一种基于形状文法的美妆包材设计流程，还通过精华瓶的设计实践进行了验证。首先通过多种途径获取产品感性意象，然后对产品进行形态分析，以获取瓶盖和瓶身的造型特征。接着根据形状文法的推演规则和设计约束推演造型特征，生成新的设计方案。最终以精华瓶为例进行设计实践，并对设计方案进行评估。

关键词：美妆包材；形状文法；造型设计

如今，美妆消费正逐渐成为消费者的日常生活方式之一，这也促使美妆行业不断地进行产品创新。不仅是产品的成分、功效需要创新，包材作为美妆产品的载体，作为吸引顾客眼球，优化产品使用体验的第一触点，其创新更是重中之重[1]。在产品定位类似的两个产品中，消费者更倾向于包材设计独出心裁的那一个。因为高颜值的包材不但可以带来消费者的视觉满足感，也能提高朋友圈的点赞数，具有“社交价值”。然而，目前的美妆包材创新程度相对较低，同质化问题比较严重。究其原因，主要有以下三点：其一是大多数品牌为了节约成本而使用公模，品牌特征较少；其二是包材的设计大多局限于五彩斑斓的视觉编排；其三是缺少有效的设计方法。

基于以上原因，本文引入了形状文法，探索其在提升美妆包材造型独特性与创新性方面的潜在优势。本研究从国内外著名的美妆品牌产品中提炼出将被用作形态推演的关键设计元素的基本形态，并将其应用于设计实践中，以验证设计实践的的可行性。希望这项研究能够为设计师们提供新的设计思路和方法，从而为美妆产品的创新和发展贡献一份力量。

一、形状文法与美妆包材

（一）形状文法理论

形状文法（Shape Grammar，SG）是George Stiny于1972年提出的一种运算结构，通过规则的改变来影响造型演变。形状文法能够根据设计师的特定需求，通过一系列既定的规则和方法，从初始造型推导出新的造型和结构[2]。形状文法因其节省人力、缩短周期、保持品牌和形态的识别性与延续性等优点，被相关学者应用于工业设计、艺术等领域[3]113。

形状文法可以表示为一个四元组，SG=（S，L，R，I）。SG是经置换、旋转等规则衍生的形状集，S为形状的有限集合，L为符号的有限集合，R为推演规则的有限集合，I为用于造型推演的初始形状。

（二）形状文法推演规则

形状文法的推演规则可以分为生成性规则和修改性规则。生成性规则涉及对初始形态的显著改变，旨在实现产品外观造型的创新和突破。这类规则包括置换和增删两种方法。相对地，修改性规则对初始形态的影响较小，它根据产品需求对造型进行适度调整和修改。修改性规则主要包括复制、错切、旋转、缩放、平移、镜像、微调和贝塞尔曲线等多种操作。基于形状文法的造型推演，需要控制推演变化的量，使其保持在合适范围内。推演变化不足可能导致产品创新性不足，而推演变化过度则可能使产品风格变得模糊，降低其辨识度。因此，选择恰当、合理的推演规则对于确保产品设计成功至关重要。推演规则的具体介绍如表1所示。

（三）形状文法与美妆包材设计

目前，形状文法在产品造型设计领域中的研究较为成熟，大致可分为两类。第一类是造型较为复杂的设备的设计研究。例如，薛子安等人为了平衡渔业机械设备的设计与功能，研究了形状文法在渔业机械设备中应用的可行性，为渔业机械设备的造型设计提供有效的设计指导[3]112。王伟伟开发了一种基于形状文法的产品形态创新设计模型，提高了设计的客观性和科学性，并以电动踏板车为例，通过从目标产品和参考产品中提取造型特征，应用形状文法进行推演和验证[4]。杨舒钰等人以并条机为案例，分析了其造型要素并提取了关键特征，使用形状文法推演出了新的设计方案，并验证了该方法在并条机造型设计中的应用价值[5]。第二类是基于形状文法的传统纹样再设计与再研究。例如，吴瑜等人致力于将传统的龟背纹与现代审美相结合，他们提取了龟背纹的设计元素，并利用形状文法进行创新推演，证明了形状文法在传统纹样创新再设计中的可行性，为其他传统纹样的保护和创新提供了新视角[6]。王亦亭等人为了增强蓝印花布的吸引力并使其与现代审美高度融合，深入分析了蓝印花布的艺术特点，并提取了核心设计元素，通过形状文法的推演设计，最终在文创产品上验证了形状文法在提升蓝印花布表现形式和文化内涵方面的有效性[7]。张倩瑜等人则专注于鄱阳漆器的传统纹样，他们通过眼动实验选取了受欢迎的纹样，并运用形状文法进行设计推演，通过产品设计验证了该方法的有效性和可行性，为非物质文化遗产的创新提供了借鉴[8]。

总体而言，形状文法主要应用于一些工程类、交通类等大型的、造型较为复杂的设备以及传统纹样的再设计。目前，形状文法在美妆包装领域的研究还不多见。根据以往的研究成果，可以合理预测，将形状文法应用于美妆包装的造型设计中，将提供一个切实可行的方法论，使设计更具独特性，并有效避免使用通用模具导致的同质化问题。此外，形状文法能够保留产品现有的形态特点，通过引入新的推演规则，创造出新的产品造型，进而实现产品的系列化，这对于构建品牌形象、推动美妆行业发展至关重要。因此，本研究选取精华瓶作为研究对象，应用形状文法推演规则来创造新的造型元素，以优化精华瓶的设计。

二、基于形状文法的美妆包材设计流程

基于形状文法的设计实践流程一般可分为三个阶段。阶段一：确定产品感性意象，即明确用户对于精华的感受、期望。阶段二：产品造型特征构建及造型推演，即搜集样品、提取产品特征线、确定初始推演造型，而后在设计约束下，根据推演规则对初始造型进行发散创新，形成方案群。阶段三：设计评估，即通过阶段一获得的感性意象编写问卷，对设计方案进行评估，确定最终方案并进行建模输出。

（一）确定产品感性意象

感性意象是用户在心理层面上对产品产生的感受或期待，代表了用户对产品特征的感知。研究感性意象能够帮助设计师更准确地把握用户的需求，从而为指导设计师进行有针对性的设计提供依据。

本研究的感性意象词汇提取分为四个步骤。

1.通过品牌官网、淘宝、小红书等渠道搜集精华产品图片，然后询问消费者看到图片后的感受，以获取感性意象词；通过上述渠道搜集精华产品所涉及的文字信息中包含的感性意象词。

2.将两种搜集方式所得的词汇进行归纳整合，最终得到46个词汇，并邀请美妆行业的相关专家对这46个词汇进行对比、删除或修改，初步筛选出29个较为符合精华产品的感性意象词。

3.以问卷形式将感性意象词进行编组，然后邀请30名测试者选择可以用来描述精华产品的词汇，根据词汇被选择的频率，由高到低进行排序并汇总成表。

4.经过专家评议后，选择排名前五的词汇，然后将其与相反意义的词进行配对，所得结果如下：精致的-粗糙的、简约的-复杂的、时尚的-传统的、高端的-低端的、几何的-自然的。

（二）产品造型特征构建及造型推演

1．造型特征分析

首先，邀请4位美妆行业的产品设计师对精华瓶进行形态分析，总结出精华瓶的外部形态主要包括瓶身造型、瓶盖造型、按钮/胶头造型、滴管造型四种。

其次，根据感性意象词筛选代表性的精华瓶样品图片，运用CorelDRAW中的贝塞尔曲线，描绘样本的瓶盖和瓶身造型。鉴于滴管以及胶头都属于标准件，各品牌的造型几乎一致，因此后续的分析不予考虑。

此外，为了避免色彩对特征描绘的影响，还需对样品图片进行灰度处理。由于香水瓶在产品造型、尺寸、风格等方面与精华瓶相似，因此本研究还选取了香水瓶样品图片作为造型补充。

本研究通过上述造型提取方法筛选了11个精华瓶和7个香水瓶样品，并对它们的瓶身和瓶盖特征进行了绘制与相似特征的合并，最终整理出了27个不同的造型特征，详细特征如表2所示。

在造型提取完成后，本研究借助设计形态分析法（DFA），以问卷的形式邀请10名被试者对样品图片与造型特征之间的契合度进行评分。评分采用“强”（2分）、“弱”（1分）和“无”（0分）三个等级，其中“强”代表样品显著地具有该特征且关联性显著，“弱”代表样品与特征有一定的符合但关联性不强，“无”则表示样品缺乏该特征且两者无关联。

研究结果表明，A8、A10、B12和B17这四个特征在瓶盖和瓶身特征中的平均评分排名均位于前两位，因此被选定作为形状文法推演的初始造型。此外，经过5名工业设计专业研究生的讨论，他们一致认为这四个初始造型特征相对简单，因此建议在推演过程中多次应用生成性和修改性规则，而不是单一地使用某一条推演规则。

2．设计约束

在利用形状文法推演产品造型时，必须遵循尺寸约束、空间关系约束、形状约束、材质约束等一系列约束规则：尺寸约束规定产品整体或特定部件的尺寸限制，例如精华瓶的瓶身宽度通常在4cm左右，高度大约为7cm；空间关系约束涉及组件与整体、组件之间以及组件内部的空间限制，例如精华瓶盖的宽度通常小于瓶身的宽度；形状约束意味着产品的使用方式和场景可能会限制其形状，如汽车轮胎为了实现360度旋转而设计成圆形；材质约束要求精华瓶通常使用塑料或玻璃，因为这些材质具有耐腐蚀性和稳定性等优点。

在产品的设计过程中，需要考虑各项约束，在约束范围内进行设计创新。鉴于美妆产品在造型上普遍存在同质化问题，各大品牌目前正致力于打造独特的品牌特征，对产品造型的创新性提出了更高的要求。因此，本研究在设计推演过程中仅设定了尺寸、材质和感性意向的约束，没有引入其他额外的约束规则。设计推演完成后，方案将交由专家评审，以确认其是否符合既定的设计标准。

3．造型推演

基于上述规则，本研究利用CorelDRAW软件，按照形状文法的推演规则对初始造型特征进行方案推演。图1展示了初始瓶盖特征A10的推演过程，通过采用增删（R1）、平移（R3）、缩放（R4）、错切（R7）、复制（R8）和贝塞尔曲线（R10）等形状文法规则，新图形A10-1被生成。重复使用这些规则，可以进一步推演生成新图形A10-2和A10-3。依此类推，就可以完成其他初始造型特征的形态推演。

（三）设计评估

1.第一轮评估

通过形状文法生成的瓶盖和瓶身图形众多，组合起来形成的精华瓶设计方案更是数量庞大。团队讨论后，选定了三个精华瓶初步方案进行深化，并基于语义差异法编制了一份涵盖精致的、简约的、时尚的、高端的、几何的五维度七级量表问卷，以进行用户感性意象测试。

感性意象测试一共招募了9位工业设计专业研究生，评价结果均值统计如表3所示。由表3可知，3个方案均能较好地体现产品的感性意象特征。其中，方案一得分最高，但由于方案三与方案一的分数极为接近，因此还需要对这两个方案进行进一步的深化设计和测试评估。

2.第二轮评估

本轮评估包括三个步骤：首先，使用Rhino软件将方案一和方案三的二维设计转化为三维模型，并依据设计规范进行相应的调整。接着，在Keyshot中实施渲染，确保在渲染过程中使用统一的配色和材质，消除颜色和材料对产品感性意象的潜在影响。最后，进行感性意象评估，检验设计方案与目标感性意象的契合度。这一评估通过招募五位经常使用精华产品的消费者，利用第一轮评估中使用的感性意象测试问卷来进行。表4显示的测试结果表明，方案三的评分略高于方案一。而这一结果也刚好说明：方案三更符合消费者对精华产品的期望，并且更能迎合消费者的使用需求。

三、结语

随着我国美妆经济的迅速发展，各美妆品牌之间的竞争趋于白热化。因此，产品差异化是各大品牌获得市场关注度的重要手段，而美妆包材的设计是凸显产品差异化的重要举措。文章以精华瓶为例，探索了形状文法在美妆包材设计上的运用，并验证了形状文法在美妆包材设计领域的有效性，在一定程度上扩展了形状文法的应用领域。在后续的研究中，可以将一些获取用户需求的方法融入基于形状文法的美妆包材设计流程中，使包材设计创新更贴合用户需求，获取大程度拉开产品的差异化。

参考文献：

[1]葛蓉，王金广，郭鸿杰，等.消费升级背景下的彩妆包材设计策略研究[J].设计，2021（17）：26-28.

[2]Stiny G. Introduction to Shape and Shape Grammars[J]. Environment and Planning B： Planning and Design， SAGE Publications Ltd STM，1980， 7（3）：343–351.

[3]袁浩，薛子安，张先阳，等.基于形状文法的渔业机械设备造型设计[J].包装工程，2022（20）：112-120.

[4]王伟伟，杨延璞，杨晓燕，等.基于形状文法的产品形态创新设计研究与实践[J].图学学报，2014（1）：68-73.

[5]杨舒钰，马彧.基于形状文法的纺织机械产品造型设计[J].设计，2020（11）：142-144.

[6]吴瑜，丁璇，祁璇.基于形状文法的龟背纹创新设计研究[J].设计，2023（22）：1-5.

[7]王亦婷，缪玲.基于形状文法的蓝印花布纹样再设计研究[J].美术教育研究，2023（16）：10-105.

[8]张倩瑜，丁伟，安大地.基于形状文法的鄱阳漆器纹样特征与创新设计方法研究[J].包装工程，2023（14）：277-290.

作者简介：沈晓晖，浙江工业大学设计与建筑学院艺术设计专业硕士研究生，研究方向：产品创新设计。